Единое окно доступа к образовательным ресурсам

Оборудование и основы технологии сварки металлов плавлением и давлением

Голосов: 0

ДОПУЩЕНО УМО вузов по университетскому политехническому образованию в качестве учебного пособия для студентов вузов, обучающихся по направлению подготовки 150700 — «Машиностроение»

Приведенный ниже текст получен путем автоматического извлечения из оригинального PDF-документа и предназначен для предварительного просмотра.
Изображения (картинки, формулы, графики) отсутствуют.
    12ГЛАВА 1. ВИДЫ СВАРКИ И СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
Электрошлаковая сварка. Этот процесс сварки осуществляют без дугово-
го разряда. В отличие от дуговой сварки для расплавления основного и при- 
садочного металлов используется теплота, выделяющаяся при прохожде-
нии сварочного тока через расплавленный электропроводящий шлак (флюс). 
Для формирования шва устанавливают медные ползуны (кристаллизаторы), 
охлаждаемые водой.
В соответствии с технологическими признаками классификации по виду 
электрода различают электрошлаковую сварку проволочным, пластинчатым 
электродом и плавящимся мундштуком; по наличию колебаний электрода — 
без колебаний и с колебаниями электрода; по числу электродов — одноэлек-
тродную, двухэлектродную и многоэлектродную.
Электронно-лучевая сварка. Сварка плавлением, при которой для нагре-
ва используется энергия сфокусированного потока электронов, движущихся 
с высокими скоростями в специальной камере в глубоком вакууме. В соответ-
ствии с технологическими признаками классификации различают сварку без 
колебаний и с колебаниями электронного луча.
Лазерная сварка. В соответствии с технологическими признаками класси-
фикации по виду источников энергии относится к световой сварке в числе дру-
гих (солнечная и искусственными источниками света). Это сварка плавлением, 
при которой для нагрева используется энергия излучения лазера (название по 
первым буквам английской фразы, которая в переводе означает: усиление све-
та посредством стимулированного излучения), ее можно выполнять на воздухе, 
в аргоне, гелии или углекислом газе.
Газовая сварка. Сварка плавлением, при которой для нагрева используют 
тепло пламени смеси газов, сжигаемой с помощью горелки. Плавление свари-
ваемого и присадочного металлов осуществляется высокотемпературным газо-
кислородным пламенем. В качестве горючего для сгорания в кислороде при-
меняют ацетилен, водород, пропан-бутановую смесь, пары керосина, бензина, 
природный, светильный, нефтяной, коксовый и другие газы.
Термитная сварка. Свариваемые детали помещают в огнеупорную форму, 
а в установленный сверху тигель засыпают термит — порошкообразную смесь 
алюминия с железной окалиной. При горении термитной смеси развивается 
высокая температура (более 2000°С), образуется жидкий металл, который при 
заполнении формы оплавляет кромки свариваемых изделий, заполняет зазор, 
образуя сварной шов.
1.3.  СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ И ШВЫ 
ПРИ СВАРКЕ ПЛАВЛЕНИЕМ
1.3.1. СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
По форме сопряжения соединяемых деталей различают сле-
дующие типы сварных соединений: стыковое, угловое, тавровое, нахлесточное 
и торцовое. Применяют также соединения нахлесточные с точечными или про-
бочными и прорезными швами, выполненными дуговой сваркой.
Стыковое соединение (рис. 1.2а) представляет собой сварное соедине-
ние двух деталей, расположенных в одной плоскости и примыкающих друг  

131.3. СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ И ШВЫ ПРИ СВАРКЕ ПЛАВЛЕНИЕМ
к другу торцовыми поверхностями. Оно наиболее распространено в сварных 
конструкциях, поскольку имеет ряд преимуществ перед другими видами  
соединений.
Нахлесточное соединение представляет собой сварное соединение, в кото-
ром соединяемые элементы расположены параллельно и частично перекрыва-
ют друг друга (рис. 1.2б).
Торцовое соединение — это соединение, в котором боковые поверхности эле-
ментов примыкают друг к другу (рис. 1.2в).
Угловое соединение представляет собой сварное соединение двух элементов, 
расположенных под углом друг к другу и сваренных в месте примыкания их 
кромок (рис. 1.2г).
Тавровое соединение (рис. 1.2д) — это соединение, в котором к боковой по-
верхности одного элемента примыкает под углом и приварен торцом другой 
элемент. Как правило, угол между элементами прямой.
1.3.2. СВАРНЫЕ ШВЫ
В зависимости от типов сварных соединений различают сты-
ковые, угловые, точечные и прорезные сварные швы.
Стыковые швы выполняют при сварке стыковых соединений, угловые — 
при сварке угловых, тавровых и нахлесточных соединений, точечные и про-
резные — в тавровых и нахлесточных соединениях.
По форме поперечного сечения сварные швы бывают стандартные, выпу-
клые и вогнутые (рис. 1.3).
По числу слоев сварные швы могут быть однослойными и многослойны-
ми (рис. 1.4).
Слой — это часть металла сварного шва, которая состоит из одного или не-
скольких валиков, располагающихся на одном уровне поперечного сечения шва.
Валик — это металл шва, наплавленный или переплавленный за один 
проход.
Часть сварного шва, наиболее удаленную от его лицевой поверхности, на-
зывают корнем шва.
Рис. 1.2Типы сварных соединений:
а — стыковое; б — нахлесточное; в — тор- цовое; г — угловое; д — тавровое. 

14ГЛАВА 1. ВИДЫ СВАРКИ И СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
Рис. 1.3Основные геометрические параметры стыкового (а) и углового (б, в) сварных швов:
S — толщина детали; e — ширина; q — выпуклость (усиление); m — вогнутость (ослабление); h — глубина проплавления; t — толщина стыкового шва; b — зазор в стыке; k — катет углового шва; p — расчетная высота углового шва; a — толщина углового шва.
Рис. 1.4Односторонний (а) и двусторонний (б) однопроходные швы и многослойный многопроходный (в) сварной шов:
в: 1–8 — последовательность выполнения проходов; I–IV — слои; 1 — корневой шов; 7 — облицовочный шов; 8 — подварочный шов.
В зависимости от расположения швов в конструкции сварку выполняют 
в разных пространственных положениях, основными из которых являются:  
нижнее, горизонтальное, вертикальное и потолочное (рис. 1.5).
По характеру выполнения различают одно- и двусторонние швы, выпол-
няемые как на весу, так и на различного рода подкладках и флюсовых подуш-
ках.
Часть двустороннего шва, выполняемую предварительно для предотвра-
щения прожогов при последующей сварке или накладываемую в последнюю 
очередь в корень шва для обеспечения высокого качества шва, называют под-
варочным швом.
По условиям работы швы подразделяют на рабочие, воспринимающие 
внешние нагрузки, и связующие (соединительные), предназначенные только 
для скрепления частей изделия и не рассчитанные на восприятие внешних на-
грузок. 

151.3. СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ И ШВЫ ПРИ СВАРКЕ ПЛАВЛЕНИЕМ
Рис. 1.5Основные пространственные положения сварки:
1 — нижнее; 2 — вертикальное или горизонтальное; 3 — потолочное.
Изображения и обозначения швов сварных соединений на чертежах изде-
лий должны соответствовать Единой системе конструкторской документации  
(ЕСКД). Независимо от вида сварки видимый шов сварного соединения услов-
но изображают сплошной основной линией, а невидимый — штриховой. Обо-
значение шва отмечают линией-выноской, заканчивающейся односторонней 
стрелкой. Характеристика шва, расположенного на лицевой стороне листа 
(видимый шов), проставляется над полкой линии-выноски, а под полкой —для 
шва на обратной стороне листа (невидимый шов). Структура условного обозна-
чения стандартного шва приведена на рисунке 1.6.
Рис. 1.6Структура условных обозначений сварных швов на чертежах изделий 

16ГЛАВА 1. ВИДЫ СВАРКИ И СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
Ниже перечислены основные стандарты на виды и конструктивные элемен-
ты швов сварных соединений для различных видов сварки:
ГОСТ 5264-80 «Ручная дуговая сварка. Соединения сварные»;• ГОСТ 8713-79 «Сварка под флюсом. Соединения сварные»;• ГОСТ 14771-76 «Дуговая сварка в защитном газе. Соединения сварные»;• ГОСТ 15164-78 «Электрошлаковая сварка. Соединения сварные»;• ГОСТ 14806-80 «Швы сварных соединений. Дуговая сварка алюминия • и алюминиевых сплавов»; 
ГОСТ 16098-80 «Соединения сварные из двухслойной коррозионно-стойкой • стали»;
ГОСТ 16038-80 «Швы сварных соединений трубопроводов из меди и медно-• никелевого сплава»;
ГОСТ 11533-75 «Автоматическая и полуавтоматическая дуговая сварка под • флюсом. Соединения сварные под острыми и тупыми углами»;
ГОСТ 27580-88 «Дуговая сварка алюминия и алюминиевых сплавов. Соеди-• нения сварные под острыми и тупыми углами».
Этими стандартами в зависимости от толщины металла устанавливаются 
формы поперечного сечения сварного шва и размеры конструктивных эле-
ментов подготовленных кромок и выполненных швов, которым присваивают 
условные буквенно-цифровые обозначения.
Буквенная часть указывает на вид сварного соединения: С — стыковое; 
У — угловое; Т — тавровое; Н — нахлесточное. Цифры являются порядковым 
номером типа шва в данном конкретном стандарте.
Условные обозначения основных способов сварки следующие: Р — руч-
ная дуговая сварка (штучным электродом); ЭЛ — электроннолучевая сварка; 
Ф — дуговая сварка под слоем флюса; ПЛ — плазменная и микроплазменная 
сварка; УП — сварка в активном газе (или смеси активного и инертного газов) 
плавящимся электродом; ИП — сварка в инертном газе плавящимся электро-
дом; ИН — сварка в инертном газе неплавящимся электродом; Г — газовая 
сварка.
Сварные швы подразделяются также по положению в пространстве 
(рис. 1.7).
По протяженности различают швы непрерывные (сплошные) и прерыви-
стые. Непрерывный шов — это сварной шов без промежутков по длине, преры-
вистый шов имеет промежутки по длине. Прерывистые швы могут быть цеп-
ными или шахматными (рис. 1.8а).
По отношению к направлению действующих усилий швы подразделяют 
на: продольные, поперечные, комбинированные и косые (рис. 1.8б).
Для обозначения сварных швов используют также вспомогательные зна-
ки (табл. 1.1). Все элементы условного обозначения располагаются в указан-
ной последовательности и отделяются друг от друга дефисом. Буквенные обо-
значения способа сварки необходимо проставлять на чертеже только в случае 
применения в данном изделии нескольких видов сварки. Можно не указывать 
на полке мини-выноски обозначения стандарта, если все швы в изделии выпол-
няются по одному стандарту. В этом случае следует сделать соответствующее 
указание в примечаниях на чертеже. 

171.3. СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ И ШВЫ ПРИ СВАРКЕ ПЛАВЛЕНИЕМ
Рис 1.7Обозначения (в скобках — международные) свариваемых в различных пространственных положениях швов:
нижнее — Н; «в лодочку» — Л; полугоризонтальные — Пг; горизонтальные — Г; полувертикальные —  Пв; вертикальные — В; полупотолочные — Пп; потолочные — П.
Рис. 1.8Классификация сварных швов по протяженности (а) и по направлениям действующих усилий (б) 

18ГЛАВА 1. ВИДЫ СВАРКИ И СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
Òàáëèöà 1.1
Вспомогательные знаки для условного обозначения сварных швов
Вспомогательный знакЗначение вспомогательного знака
Расположение вспомогательного знака относительно линии-выноски для швов
с лицевой стороны с обратной стороны
Выпуклость шва снять
Наплывы с неровности шва обработать с плавным переходом к основному металлу
Шов выполнить при монтаже изделия
Прерывистый или точечный цепной шов
Прерывистый или точечный шахматный шов
Шов по замкнутой линии
Шов по незамкнутой линии
Примеры условного обозначения сварных швов приведены в таблице 1.2.
Òàáëèöà 1.2
Условные обозначения сварных швов
Наименование сварного шваПример обозначения
Стыковой односторонний на остающейся подкладке,  со скосом двух кромок, выполненный дуговой сваркой покрытыми электродами
Стыковой двусторонний, с двумя симметричными скосами двух кромок, выполненный дуговой сваркой покрытыми электродами. Участки перехода от шва к основному металлу дополнительно обработаны
Шов углового соединения односторонний, со скосом двух кромок, монтажный. Выпуклость шва снята меха-нической обработкой
Шов таврового соединения невидимый односторонний, выполненный дуговой сваркой в углекислом газе плавя-щимся электродом. Шов прерывистый. Катет шва 6 мм, длина провариваемого участка 50 мм, шаг 150 мм
Стыковой двусторонний с двумя симметричными ско-сами двух кромок, выполненный ручной дуговой свар-кой. Обозначение упрощенное, если стандарт указан в примечаниях на чертеже
Одинаковые швы при обозначении одного из них № 1 (упрощенное обозначение) 

191.3. СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ И ШВЫ ПРИ СВАРКЕ ПЛАВЛЕНИЕМ
1.3.3. КОНСТРУКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Торцовые поверхности деталей, подлежащие нагреву и рас-
плавлению при сварке, называют свариваемыми кромками. Для обеспечения 
проплавления кромок в зависимости от толщины основного металла и спосо- 
ба сварки им придают оптимальную форму, предварительно подготавливая 
кромки.
При сварке тонкостенных деталей применяют отбортовку кромок. Для 
толстостенных деталей осуществляют разделку кромок, подлежащих сварке, 
в виде их наклонного прямолинейного или криволинейного скоса.
На рисунке 1.9 приведены применяемые формы кромок для различных ти-
пов сварных соединений. Основными геометрическими параметрами кромок 
и соединений, подготовленных и собранных под сварку, являются угол скоса 
и угол разделки кромок, притупление кромок, зазор, высота отбортовки и ра-
диус закруглений.
Рис. 1.9Примеры а–з подготовки кромок под сварку
Углом скоса кромки называют острый угол β между плоскостью скоса кром-
ки и плоскостью торца, угол α между скошенными кромками свариваемых ча-
стей — углом разделки. 

20ГЛАВА 1. ВИДЫ СВАРКИ И СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
Притуплением кромок называют длину с нескошенной части торца кром-
ки, подлежащей сварке. При одностороннем и двустороннем скосе кромок  
острый край притупляют для правильного формирования шва и предотвраще-
ния образования прожогов.
Зазор — кратчайшее расстояние b между кромками собранных для сварки 
деталей. Зазор при сборке под сварку определяется толщиной и химическим 
составом свариваемых сплавов, способом сварки, конструкцией соединяемых 
деталей и типом соединения.
От типа и угла разделки кромок зависит количество необходимого элек-
тродного металла для заполнения разделки, а значит, и производительность 
сварки. Двусторонний скос кромок, по сравнению с односторонним, позволя-
ет уменьшить объем наплавленного металла в 1,6–1,7 раза. Кроме того, такая 
разделка обеспечивает меньшую величину деформаций после сварки.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Какие условия необходимы для получения сварного соединения? 2. По каким признакам классифицируют виды сварочных процессов?3. Какие зоны включает в себя сварное соединение?4. Перечислите типы сварных соединений и швов.5. Какими геометрическими параметрами характеризуется разделка кромок? 

212.1. НАЗНАЧЕНИЕ СВАРОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ
СВАРОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
2.1. НАЗНАЧЕНИЕ СВАРОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Сварочные материалы — материалы, обеспечивающие воз-
можность протекания сварочного процесса и получение качественного свар- 
ного соединения.
К ним относят материалы, участвующие и не участвующие в образовании 
металла шва.
К материалам, непосредственно участвующим в образовании металла шва, 
относят: электроды плавящиеся покрытые, сварочные электродные проволо-
ки, присадочные электродные проволоки, присадочные прутки, флюсы, актив-
ные защитные газы и газовые смеси, горючие газы, порошковые присадочные 
материалы и др.
К материалам, не влияющим на состав металла шва, относят: неплавящие-
ся электроды (угольные, вольфрамовые и др.), инертные защитные газы (ар-
гон, гелий и их смеси) и др.
С помощью сварочных материалов реализуют процесс сварки и осущест-
вляют сложную физико-химическую обработку электродного и основного ме-
талла, производимую в газовой и шлаковой фазах и завершающуюся в свароч-
ной ванне, что приводит к образованию шва нужного состава с требуемыми 
свойствами. Кроме этого используют материалы для очистки металла шва от 
вредных примесей и газов (серы, фосфора, водорода, азота и др.), для удаления 
включений окислов и шлаков, для измельчения первичной структуры металла 
шва. Такую обработку обычно называют металлургической.
Применение сварочных материалов необходимо и для обеспечения стабиль-
ности сварочного процесса, для получения требуемых размеров сварного шва, 
для защиты расплавленного электродного и основного металлов, а также на-
гретого твердого металла от вредного воздействия атмосферного воздуха в те-
чение всего процесса сварки.
Невозможно реализовать ни один из способов сварки плавлением без при-
менения сварочных материалов.
Классификация сварочных материалов в связи с их большим разнообрази-
ем довольно затруднена. Сварочные материалы разрабатывают применительно 
к конкретным свариваемым материалам и способам сварки.
Некоторое представление об их классификации дает схема, приведенная на 
рисунке 2.1.
ÃËÀÂÀ
  2 


    
Яндекс цитирования Яндекс.Метрика